一种用于变截面桩的静压沉管灌注装置技术领域
本实用新型涉及岩土工程中的复合地基软土加固领域，更具体地，涉及一种用于变截面桩的静压沉管灌注装置。
背景技术
软土地基具有孔隙比大、天然含水量高、压缩性强、承载能力低等特点，不利于工程建设。变截面桩充分利用土层承载力随深度增加而增强的规律，可以在提高软土地基承载能力的同时，降低造价。
根据桩体材料不同，变截面桩可以分为混凝土变截面桩及水泥土变截面桩。目前，混凝土变截面桩的施工工艺采用的是分节静压，相邻相接的形式。水泥土变截面桩主要采用静压成孔，填土夯实的施工工艺。这种施工工艺存在的最大的问题在于桩长较长，桩土接触面积大，造成桩侧阻力过大，静压所需反力较大，且压入成孔后装置不易拔出。这种成桩形式导致桩的质量取决于相邻两节之间连接件的质量，桩体成型整体性不好。
实用新型内容
为克服以上现有技术存在的问题，本实用新型提供一种结构可靠，静压所需反力小，且压入后易拔出的用于变截面桩的静压沉管灌注装置。
本实用新型通过以下技术方案予以实现：
提供一种用于变截面桩的静压沉管灌注装置，包括至少两节直径不同的套管，所述套管逐层套装；位于外层的套管的长度小于位于内层的套管长度；相邻的套管之间均通过便于拆装的连接件连接，所述连接件设置于位于外层的套管的上部与位于内层的套管的下部。
本实用新型中，相邻的套管之间通过连接件连接，套管逐层套装，层层连接，使得拆除掉一层的连接件，最多使一个套管分离，而其它套管之间仍连接成一个整体。
通过控制内、外层套管的相对长度，使得拆除连接件后，进行套管分节压入更方便，同时分节拔出也更加便利。
通过优选设计连接件在套管的连接位置以控制变截面桩的整体长度的同时，增加用于变截面桩的静压沉管灌注装置的打桩深度；并且，使得静压过程中，连接件方便拆除。
通过连接件来限制套管间的相对位移，通过连接件的安装与拆除，可以控制套管间的连接状态，实现用于变截面桩的静压沉管灌注装置的套管分节压入和分节拔出。在进行静压时，静压沉管灌注装置所需压力同其与土体间的摩擦阻力成正相关；为了减小静压所需的压力，位于最外层的套管压入到土体中后，拆除位于最外层套管上的连接件，使位于最外层的套管同与其相连的内层套管分离；由于内层套管部分处于外层套管中，利用外层套管的隔离，减小了压入时内层套管与外层土体的接触面积，从而减小桩土对装置的摩擦阻力，使得压入时用于变截面桩的静压沉管灌注装置所需压力大大减小。如此层层脱离，巧妙减少装置与桩土的接触面积；使其能够轻松打入较深土层并能轻松拔出；成孔后分节填夯水泥土或浇筑砼，整体性好。
优选地，各个套管的底端平齐，以控制变截面桩的整体长度。
优选地，所述套管的底端为尖底，以减少套管压入时所受的土体阻力。
上述方案中，所述连接件在套管间的连接处的套管壁的周向数量至少为两个。
上述方案中，所述连接件在套管间的连接处沿套管壁的周向均匀设置。
通过限制连接件的周向分布数量和周向分布位置以防止因应力集中而使套管发生剪切破坏。通过安装或拆除连接件，可以控制相邻套管之间的连接或分离，实现套管的分节压入与分节拔出；其结构简单，可靠性强。
上述方案中，所述连接件为销钉或卡扣。
优选地，所述连接件为销钉，销钉贯穿连接处的内、外层套管，使得连接处更加牢固。
上述方案中，所述位于最里层的套管为空心套管或实心管。
优选地，所述位于最里层的空心套管的底部设置有管塞；所述管塞的上端与位于最里层的空心套管的底部连接，管塞的下端为平端或尖端。
本实用新型中，管塞的设置可以防止在压入套管时桩土被挤入到位于最里层的套管中；管塞下端设置为尖端，有利于减少静压所需反力。
同现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型巧妙利用了变截面成桩原理，设计了多层套管，进行分节静压；通过控制连接件的安装或拆卸来控制套管间的连接或分离；通过减少静压时套管与土体之间的接触面积，以减小土体对装置的摩擦阻力；通过设计内外层套管的相对长度以实现用于变截面桩的静压沉管灌注装置的压入与拔出的便利；通过设计连接件在套管的连接位置以增加用于变截面桩的静压沉管灌注装置的打桩深度，设计连接件的数量及分布位置以避免剪切力集中，使装置更稳固。本装置结构简单合理，使用方便，能够轻松实现压入并拔出深层土体，成桩整体性好，质量可靠。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型实施例1位于最里层的套管的结构示意图；
图3为本实用新型实施例1的组合结构示意图；
图4为本实用新型实施例1的实施原理示意图；
图5为本实用新型实施例2位于最里层的套管的结构示意图；
图6为本实用新型实施例3的结构示意图；
图7为本实用新型实施例3位于最里层的套管的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1至图3所示，实施例1提供一种用于变截面桩的静压沉管灌注装置，包括三节直径不同的套管，套管逐层套装，自外向内分为第一套管1、第二套管2及第三套管3；相邻的套管之间通过便于拆装的连接件连接，使得拆除掉一处的连接件，最多可以使一个套管分离，而其它套管仍连接成一个整体。
本实施例中，第一连接件4连接第一套管1和第二套管2，为了达到更好的固定效果，第一连接件4也可以连接第一套管1、第二套管2和第三套管3；第二连接件5连接第二套管2和第三套管3。
连接件为销钉，在套管间连接处的销钉至少为两个。如图3所示，第一连接件4和第二连接件分别包括2对销钉；销钉在套管间的连接处沿套管壁的周向均匀设置。
位于外层的套管的上部与位于内层的套管的下部通过连接件连接。第一连接件4位于第一套管1的上方，第二连接件5位于第二套管2的上方。
位于外层的套管的长度小于位于内层的套管长度。第一套管1的长度小于与第二套管2的长度，第二套管2的长度小于第三套管3的长度；三节套管底端平齐。
第三套管3为空心套管，空心套管底部设置有管塞6。管塞6的上端与第三套管3的底部连接，管塞6的下端为平端。
如图4所示，使用本实施例进行施工流程如下：
S1：定好桩位，固定好销钉，使得三节套管成为整体。自作业面向下垂直打入用于变截面桩的静压沉管灌注装置，同时静压三节套管。根据第一套管1及长度外露尺寸，判断静压深度；第一套管1达既定深度后，停止作业；
此时，用于变截面桩的静压沉管灌注装置的轴向与土壤的摩擦力来自L1段；
S2：第一套管1到达既定深度后，拆除第一连接件4，使得第二套管2与第三套管3成为整体，与第一套管1分离；继续向下打入第二套管2及第三套管3，根据第二套管2长度外露尺寸，判断打入深度；到达既定深度后，停止作业；
由于与第三套管3分离，用于变截面桩的静压沉管灌注装置的轴向与土壤的摩擦力，仅来自第二套管2伸出第三套管3的部分L2段，可以免除第一套管1轴向与土壤的摩擦力；
S3：第二套管2到达既定深度后，拆除第二连接件5，使得第二套管2与第三套管3分离；继续向下压入第三套管3，根据第三套管3长度及外露尺寸，判断打入深度；到达既定深度后，停止作业；
此过程中，用于变截面桩的静压沉管灌注装置的轴向与土壤的摩擦力仅来自L3段；
如此实现用于变截面桩的静压沉管灌注装置的分节压入后，再进行分节拔出；
S4：顶住第一套管1与第二套管2，拔出第三套管3，形成下部成桩孔；向内浇筑混凝土或向内填入桩体材料并夯实，形成下部桩体7；
S5：顶住第一套管1，拔出第二套管2，形成中间成桩孔；向内浇筑混凝土或向内填入桩体材料并夯实，形成中部桩体8；
S6：拔出第一套管1，形成上部成桩孔；向内浇筑混凝土或向内填入桩体材料并夯实，形成上部桩体9；
如此完成由下部桩体7、中部桩体8以及上部桩体9组成的变截面桩。本实施例结构简单合理，使用方便，能够轻松实现压入并拔出深层土体，成桩整体性好，质量可靠。
实施例2
如图5所示，实施例2与实施例的结构不同之处在于，管塞6的下端为尖端。
实施例3
如图6至图7所示，实施例3与实施例1和实施例2的结构不同之处在于，用于变截面桩的静压沉管灌注装置自外向内分为第一套管1、及第二套管2共两节套管，两节套管之间通过卡扣连接(图中未标出)；卡扣在套管间的连接处沿套管壁的周向均匀对称设置；第二套管2为实心管；第二套管2的底端为尖底。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型的技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。